Что такое lff и sff диски

Опубликовано: 17.05.2024

Жёсткие диски в двух форм-факторах 2.5" и 3.5" – практические отличия и сферы применения.

На рынке жёстких дисков регулярно происходят изменения, зачастую остающиеся незамеченными потребителями. Тем не менее, некоторые изменения не заметить попросту невозможно.

Сегодня производители жёстких дисков находятся в активной фазе перевода производства жёстких дисков с форм-фактора 3.5" на 2.5".

Подобные эволюционные изменения происходили и раньше - при переходе с форм-фактора 5.25" (если помните) и даже с форм-фактора 8" (если знаете).

Часто, вместо указания конкретного форм-фактора жёсткого диска в дюймах (а двойной кавычкой обозначается именно дюйм), поставщики компьютерного оборудования используют аббревиатуры SFF и LFF, сокращения фраз Small Form Factor и Large Form Factor, соответственно. Нетрудно догадаться, что любые (и SATA, и SAS) жесткие диски меньшего форм-фактора 2.5" получили обозначение SFF HDD, а большего 3.5" – LFF HDD.

Не секрет, что в современных высокопроизводительных жёстких дисках форм-факторов 3.5" и 2.5" производители используют пластины одинакового размера - от 2.5" HDD. Потому, зачастую, и ёмкость, и параметры производительности 2.5" и 3.5" моделей жёстких дисков одного производителя выглядят одинаково. Более того, некоторые производители объявили о прекращении производства высокопроизводительных жёстких дисков размера 3.5", оставив топовые модели HDD только в форм-факторе 2.5". Доступность высокопроизводительных жёстких дисков форм-фактора 3.5" неуклонно снижается.

Исходя из реалий современного рынка, производители считают экономически нецелесообразным использование более 2-х пластин внутри одного жёсткого диска. Для справки, в жёсткий диск форм-фактора 2.5" (высотой 15мм) возможно установить до 3-х пластин, а в 3.5" HDD - до 5 пластин.

Что же делать тем потребителям, которые не могут или не хотят (по всевозможным причинам) использовать современные жёсткие диски форм-фактора 2.5"?

Производители предлагают промежуточное решение – использование 2.5" жёстких дисков в форм-факторе 3.5".

В качестве 3.5" жёсткого диска предлагается обычный 2.5" жёсткий диск, установленный на заводе производителем в специальный металлический монтажный корпус - каретку. Следует заметить, что извлечение этого жёсткого диска из монтажного корпуса у некоторых производителей несовместимо с гарантией. Из несомненных плюсов такой конструкции следует отметить то, что инженерами компаний-производителей точно просчитываются габариты и жёсткость конструкции, гарантируется стандартное для 3.5" жёстких дисков расположение разъёмов и монтажных отверстий, обеспечивается оптимальность охлаждения установленного внутрь жёсткого диска.

Если переход на меньший форм-фактор неизбежен, что даст потребителям переход на 2.5" форм-фактор жёстких дисков?
Каковы отличия, плюсы и минусы дисковых подсистем на базе жёстких дисков различных форм-факторов и сферы их применения? Двумя словами - какая разница?

Очевидно, что чем меньше габариты жёсткого диска, тем больше таких жёстких дисков должно поместиться внутрь сервера.

На сегодняшний день, в серверы для монтажа в стойку традиционно устанавливается следующее количество жёстких дисков:

В общем случае (как видно из таблицы), в серверы возможно установить в 2 раза больше жёстких дисков форм-фактора 2.5", по сравнению с серверами такого же размера, но с 3.5" жёсткими дисками.

Как уже было сказано ранее, в сегменте жёстких дисков корпоративного класса, максимальная ёмкость дисков двух различных форм-факторов - одинаковая, исходя из этого, применение дисковой подсистемы с отсеками 2.5" позволяет удвоить максимальную общую ёмкость хранилища. И даже при использовании жёстких дисков низкого ценового диапазона, в котором, на сегодня, максимальный объём жёстких дисков форм-фактора 3.5" примерно в 2 раза больше, чем у 2.5" дисков, максимальная ёмкость дисковых подсистем с отсеками разного форм-фактора будет примерно одинаковой.

В качестве дополнительного бонуса применения 2.5" жёстких дисков, очевидно, что за счёт меньших габаритов (2.5" диск меньше 3.5" диска в глубину) дисковая подсистема в сервере занимает меньший объём, что позволяет производителям немного уменьшить габариты серверов. Также следует заметить, что большинство современных SSD (твердотельных накопителей) выпускается в форм-факторе 2.5" и использование в сервере 2.5" отсеков гарантирует совместимость при установке SSD-накопителей, и, что особенно актуально, в будущем - при возможной модернизации сервера.

Жёсткие диски меньших размеров активно используются в системах с небольшими габаритами, в серверах высокой плотности монтажа, модульных и блейд-серверах. Например, в одном корпусе STSS Flagman HXQ226.2 высотой 2U находятся сразу 4 двухпроцессорных сервера и 24 жёстких диска форм-фактора 2.5", то есть к каждому серверу подключены сразу 6 жёстких дисков 2.5" форм-фактора. Для получения такого же количества 3.5" дисков корпус сервера должен быть в 2 раза выше - высотой не 2U, а 4U.

Такой параметр, как максимальный объём дискового пространства конечно важен, но не всегда. В дисковых подсистемах серверов корпоративного класса производительность дисковой подсистемы (количество операций ввода-вывода в секунду, IOPS) гораздо важнее общей ёмкости дискового хранилища.

Количество RAID-групп (LUN) дисковой подсистемы и их производительность (IOPS) возрастают при увеличении числа подключенных жёстких дисков, поэтому очевидно, что большее количество 2.5" дисков даст серьёзное преимущество по сравнению с небольшим массивом из 3.5" HDD.

Для сравнения - два 2.5" жёстких диска с 10.000rpm (оборотов в минуту) корпоративного класса на хорошем RAID-контроллере превзойдут по производительности один 3.5" диск с 15.000rpm. При этом, цена двух 2.5" 10.000rpm дисков объёмом по 300GB и одного 3.5" 15.000rpm диска объёмом 600GB будет примерно одинакова.

Такой параметр как линейная скорость чтения/записи на внешних треках, теоретически, должна быть выше у жёстких дисков 3.5" чем у 2.5" (при одинаковой скорости вращения шпинделя и при одинаковой плотности записи) просто за счёт физически большего размера пластин, но в реальности отличия незначительны, так как в высокопроизводительных жёстких дисках разных форм-факторов зачастую находятся пластины одинакового размера.

В общем случае, чем больше в сервере жёстких дисков, тем больше электропотребление (более мощными должны быть блоки питания), и больше тепловыделение (более мощной должна быть система вентиляции сервера и затраты на охлаждение). Однако, по сравнению с 3.5" моделями жёстких дисков, современные 2.5" жесткие диски имеют в 2 раза меньшее энергопотребление (во всех режимах) и, как следствие, меньшее тепловыделение и затраты на охлаждение. Таким образом, сервер с 24-мя 2.5" жёсткими дисками потребляет электричества и греет окружающее пространство меньше, чем сервер с 12-ю 3.5" жёсткими дисками.

Надёжности жёстких дисков всегда уделяется большое внимание. За счёт уменьшения габаритов (и дополнительных инженерных решений) 2.5" жёсткие диски обладают повышенной устойчивостью к вибрации и механическим воздействиям. Это подтверждается самими производителями, наработка на отказ (MTBF) у последних моделей 2.5" жёстких дисков составляет 2 млн. часов, по сравнению с лучшими моделями 3.5" жестких дисков, у которых MTBF декларируется на уровне 1,3-1,6 млн. часов.

И последнее, не смотря на то, что в серверах это не актуально, но 2.5" диски производят при работе немного меньший шум по сравнению с 3.5" моделями.

В итоге, можно кратко сформулировать плюсы и минусы, а также сферы применения жестких дисков различных форм-факторов.

Более года назад компания HP прекратила выпуск серверов с дисками SCSI и начала производство серверов с дисками SAS и SATA форм-фактора 2,5” и 3,5”. В настоящем обзоре мы рассмотрим все особенности этих дисков и произведен сравнительный анализ различных моделей. В данный момент в серверах и системах хранения HP используются следующие диски:

Таблица 1: Жесткие диски форм-фактора 2,5” (SFF)

Форм-фактор	Объем, Gb	Скорость, об/мин	Интерфейс	Количество портов
2,5”	36	15000	SAS 3Gbit/s	1
2,5”	36	15000	SAS 3Gbit/s	2
2,5”	72	10000	SAS 3Gbit/s	1
2,5”	72	10000	SAS 3Gbit/s	2
2,5”	72	15000	SAS 3Gbit/s	1
2,5”	72	15000	SAS 3Gbit/s	2
2,5”	146	10000	SAS 3Gbit/s	1
2,5”	146	10000	SAS 3Gbit/s	2
2,5”	120	5400	SATA 1,5Gbit/s	1

Таблица 2: Жесткие диски форм-фактора 3,5” (LFF)

Форм-фактор	Объем, Gb	Скорость, об/мин	Интерфейс	Количество портов
3,5”	72	15000	SAS 3Gbit/s	1
3,5”	72	15000	SAS 3Gbit/s	2
3,5”	146	15000	SAS 3Gbit/s	1
3,5”	146	15000	SAS 3Gbit/s	2
3,5”	300	15000	SAS 3Gbit/s	1
3,5”	300	15000	SAS 3Gbit/s	2
3,5”	450	15000	SAS 3Gbit/s	2
3,5”	750	7200	SAS 3Gbit/s	2
3,5”	1000	7200	SAS 3Gbit/s	2
3,5”	160	7200	SATA 3Gbit/s	1
3,5”	250	7200	SATA 3Gbit/s	1
3,5”	500	7200	SATA 3Gbit/s	1
3,5”	750	7200	SATA 3Gbit/s	1
3,5”	1000	7200	SATA 3Gbit/s	1
3,5”	80	7200	SATA 1,5Gbit/s	1
3,5”	160	7200	SATA 1,5Gbit/s	1
3,5”	250	7200	SATA 1,5Gbit/s	1
3,5”	500	7200	SATA 1,5Gbit/s	1
3,5”	750	7200	SATA 1,5Gbit/s	1

Таким образом, существуют следующие специфические отличия в дисках:
1. Форм фактор: 2,5” либо 3,5”
2. Скорость интерфейса: 3Gbit/sec либо 1,5Gbit/sec
3. Количество портов в контроллере диска: 1 или 2

Теперь более подробно рассмотрим эти особенности.

Форм-фактор.

Давайте разберемся, какие диски в данный момент наиболее востребованы, какое соотношение цена\объем\производительность.
Диски формата 2,5” принято называть SFF (Small Form Factor), а диски формата 3,5” принято называть LFF (Large Form Factor).

Итак, где же в данный момент, какие диски используются:
Диски LFF используются в серверах: HP Proliant DL160G5, DL165G5, DL180G5, DL185G5, DL320G5p, DL320s, ML150G5, ML310G5, ML350G5 и в системах хранения: HP StorageWorks 1200r, MSA 60, MSA 2000, а так же в линейке Storage Server.
Диски SFF используются во всех серверах серии BL, во всех серверах 3xx, 5xx, 7xx серий, в системах хранения HP StorageWorks 1200r, MSA 50, MSA 70, а так же в линейке Storage Server.
Как мы видим из списка применимости, решения на дисках SFF предполагается использовать в серверах среднего и высокого уровня, а так же в компактных системах хранения, а решения на дисках LFF подходят для серверов начального уровня и для систем хранения, где необходимо хранение больших объемов данных. Установка дисков LFF в сервера начального уровня, кончено же, оправдана из-за низкой стоимости диска.

Стоимость самых распространенных дисков SAS:
Диски 72Gb SAS SFF SP 15K предлагаются по $495, в то время как диски 72Gb SAS LFF SP 15K предлагаются по 240$. Как мы видим, одинаковые по характеристикам диски, но разные по форм-фактору, отличаются в стоимости в разы. Хочется подчеркнуть, что максимальный объем на данный момент для SFF это 146Gb, а для дисков LFF 1Tb.

Сравним энергопотребление тех же дисков:

Наименование	Форм-фактор	Потребление в рабочем режиме, Вт	Потребление в режиме ожидания, Вт
72Gb 10K SCSI	3,5	12,9	8,0
72Gb 10K SAS	3,5	13,4	8,1
72Gb 10K SAS	2,5	8,4	5,3
72Gb 15K SCSI	3,5	13,2	8,2
72Gb 15K SAS	3,5	13,7	8,6
72Gb 15K SAS	2,5	9,5	6,6

В глаза бросается низкое энергопотребление дисков форм-фактора 2,5”. Для того чтобы понять получат ли пользователи серверов экономию электроэнергии, надо рассмотреть типичную файловую систему:

Файловая система на 1Tb с использованием Raid 5:

На самом деле, экономия электроэнергии на дисках SFF при построении больших рейдов не наблюдается, т.к. при этом увеличивается число дисков. Диски SFF в плане экономии электроэнергии выгодны при использовании в качестве системных дисков, когда не требуется большие объемы, а требуется установка 2-4 дисков в рейд. Во всех остальных случаях требуется тщательный расчет электроэнергии с учетом уменьшения электропотребления диска при простое. В среднем, диск SFF аналогичный по объему и скорости вращения диску LFF потребляет на 40% меньше электроэнергии. Из этого легко понять, что если число дисков в рейде при переходе с форм-фактора LFF на форм-фактор SFF удваивается, то такой переход увеличит энергопотребление всей файловой системы.

Скорость интерфейса.

На данный момент широко используется два интерфейса SAS и SATA. Интерфейс SAS имеет максимальную пропускную способность 3Gb/s, в то время контролеры SATA совсем не давно стали поддерживать эту способность. Раньше все сервера HP имели контроллеры SATA с пропускной способностью 1,5Gb/s, хотя диски уже давно использовались SATA-II с пропускной способностью 3Gb/s. HP анонсировало, что при обновлении BIOS контроллера, большинство контроллеров смогут поддерживать 3Gb/s.

Количество портов контроллера диска.

Многие из Вас уже встречались с обозначениями SP и DP. Сейчас разберемся в том, что это значит и зачем это нужно. SP это сокращение от single port (1 порт), DP это сокращение от dual port (2 порта). Зачем и главное где используются диски с поддержкой DP?
Диски с поддержкой DP имеют 2 порта для передачи данных, они являются более универсальным решением, чем диски SP. На данный момент функция DP реализуется лишь в системе хранения StorageWorks MSA 70, если в ней установлен контроллер HP StorageWorks Dual Domain I/O Module Option (AG779A) и все диски в системе хранения DP. В данном случае появится возможность использовать технологию Dual Domain, которая увеличит производительность массива данных до 30%.

Заключение:

В целом, полезность перехода на новый форм-фактор дисков сложно оценить. Т.к. у этого перехода есть ряд плюсов и минусов. В заключении перечислим основные плюсы и минусы каждого из фактора:

Еще несколько лет назад жесткие диски выбирали исключительно по объему и производителю. Но сейчас, покупая накопитель, пользователь в первую очередь сталкивается с понятием форм-фактора. В продаже Вы найдете диски размером 2,5'' и 3,5''.

Краткий ликбез

Жесткий диск – важный элемент в структуре каждого компьютера, который отвечает за долгосрочное хранение информации. Вы можете столкнуться с различными названиями этого устройства – винчестер, винт, дисковый накопитель или HDD. Во всех случаях речь будет идти об одном устройстве.

Работа жестких дисков базируется на принципе энергетической независимости памяти. То есть, в отличие от оперативной памяти, информация на устройстве не обнуляется при отключении компьютера.

Массив для хранения информации жесткого диска состоит из нескольких круглых пластин. Сами пластины выполнены из алюминия или стеклокерамики. Последний вариант используется реже из-за высокой стоимости и хрупкости материала. Но в записи и хранении информации участвует только покрытие из ферромагнитного сплава, чаще всего из двуокиси хрома.

Пластины размещены с небольшим зазором и объединены осью, которая называется шпинделем. Скорость вращения пластин задается двигателем. А запись и считывание информации выполняет головка, размещенная на поворотной рамке. Процессами записи и чтения управляет собственная электронная схема – контроллер.

Различия двух форм-факторов

Жесткие диски 3,5'' имеют размеры 101,6 х 25,4 х 146 мм. При маркировке таких накопителей применяется аббревиатура LFF – Large Form Factor.

Жесткие диски 2,5'' выпускаются в нескольких вариантах. Накопители размером 69,85 х 7 х 100 мм – самый распространенный формат. Иногда толщина диска может быть 5мм. Также распространены накопители размером 69,85 х 15 х 100 мм. Но такая толщина не позволяет использовать их в ноутбуках. Маркировка компактных дисков – SFF, что означает Small Form Factor.

Традиционно считается, что диски размером 3,5'' предназначены для установки в настольные компьютеры, а компактные модели – удел ноутбуков, внутреннее пространство которых существенно ограничено. Но в последнее время эти различия постепенно стираются.

Более того, некоторые производители заявили о прекращении производства определенных моделей жестких дисков формата 3,5'', несмотря на их востребованность и популярность. В каталогах остались только аналоги размером 2,5''.

Таким образом, в последнее время, выбор жестких дисков 3,5'' стабильно уменьшается, но ассортимент все еще превосходит меньший форм-фактор практически вдвое.

Какие диски предпочесть?

Компактные винчестеры нашли широкое применение в качестве внешних носителей. Также их устанавливают в популярные в последнее время компактные корпуса формата Cube и другие модели мини ПК.

Если говорить о производительных системах, то здесь преимущество также на стороне маломерных 2,5''. Дисковая система, укомплектованная подобными накопителями, занимает меньше места, что особенно ценится при сборке серверов. Во-первых, такой подход позволяет собирать компактные системы. А во-вторых, максимально эффективно использовать имеющееся пространство в структуре высокопроизводительных серверов.

Например, в стойку сервера высотой 2U помещается 12 жестких дисков формата 3,5'' или до 26 дисков 2,5''. В стойку 4U соответственно 24 и 48 с доступом на лицевой панели, или до 36 и 76 при двустороннем доступе.

А теперь главный момент: емкость, скорость вращения и другие технические характеристики у аналогичных дисков одного производителя в форм-факторах 3,5'' и 2,5'' идентичны. То есть в них помещается равный объем пользовательских данных. И на запись и чтение информации тратится одинаковое количество времени. При этом максимально доступный объем для моделей 2,5'' на текущий момент составляет 5 ТБ.

Следовательно, использование компактных винчестеров 2,5'' позволяет удвоить емкость хранилища. При этом существенно экономится рабочее пространство. Также плюсом компактных дисков является экономное потребление электроэнергии и умеренный нагрев.

К тому же большее количество дисков в структуре сервера позволяет создавать RAID-массивы высоких уровней организации, что положительно сказывается как на скорости записи и чтения, так и на надежности такой системы хранения информации.

Еще одним плюсом становится совместимость жестких дисков с твердотельными накопителями, что позволит без затрат на монтажное оборудование в дальнейшем выполнить модернизацию системы, заменив HDD на SSD. Но для этого должны совпадать интерфейсы SSD и HDD: sata или sas.

Также существует и своеобразный гибридный вариант. Это модели жестких дисков 2,5'' in 3,5'' . По сути это промежуточное решение, которое представляет собой обычный диск 2,5'', установленный в корпус, соответствующий размерам 3,5''. Эти решения применяют в отношении вендорных машин. Они рассчитаны на те сценарии, когда к большим объемам HDD нужно добавить скоростные накопители SSD или дополнительный объем HDD.

При этом корпус – это не просто своеобразный переходник. В нем может быть установлена управляющая микросхема, что вместе с привязкой по вендору делает невозможным использование дисков вне формата профильной системы.

Видео от инженеров Seagate о том, как устроены внутри, и как работают жесткие диски

Система хранения данных (СХД) представляет собой комплекс аппаратного и программного обеспечения, который обеспечивает хранение данных на физических носителях и предоставляет доступ к этим данным на установленных условиях.

При построении СХД инженеры стараются подбирать компоненты решения таким образом, чтобы получить необходимый объем хранения, обеспечить высокую скорость обработки данных на чтение и на запись, а также их максимальную сохранность и доступность.

В этом материале мы представили справочную информацию о том, из чего состоят современные СХД, какие базовые характеристики существуют у их функциональных частей, и на что следует смотреть в первую очередь, если вы не так давно в этой отрасли.

Аппаратные компоненты СХД

С аппаратной точки зрения, система хранения данных выглядит как цепочка компонентов, включающая уровень физического размещения данных (например, жесткие диски), уровни их подключения и обработки (дисковый контроллер и контроллер СХД) и уровень передачи (сетевые адаптеры), на котором будут подключаться клиенты (серверы и компьютеры пользователей).

Рисунок 1. Цепочка оборудования в системе хранения данных.

Все эти компоненты имеют свои особенности и характеристики, которые следует учитывать при построении СХД или модернизации уже существующих систем. Понимание роли и места каждого уровня этой цепочки помогает понять, как образуется производительность системы, из чего складывается ее стоимость и на какие аспекты следует обратить внимание при эксплуатации.

Накопители в СХД

СХД может работать с разными носителями данных: магнитная лента, оптические диски, жесткие диски (HDD) и твердотельные накопители (SSD/NVMe). Мы рассмотрим только два последних типа, так как именно они распространены в качестве универсальных носителей в большинстве систем.

Надо понимать, что накопители в СХД задают аппаратный предел производительности: система не может работать быстрее, чем сумма производительности ее накопителей. Медленнее — может.

Накопители имеют много важных параметров и характеристик, которые следует учитывать при построении СХД, но базовыми атрибутами, пожалуй, можно назвать тип интерфейса и форм-фактор.

Интерфейсы современных HDD и SSD

Интерфейс представляет собой протокол взаимодействия накопителя и вычислительных ресурсов системы. Интерфейс является важным фактором, влияющим на параметры накопителя: от него зависит пропускная способность, время задержки, расширяемость, возможность горячей замены и, конечно же, стоимость.

Интерфейсы SATA и SAS изначально появились на HDD-дисках, но затем стали стандартом и для SSD. Однако SATA и SAS не могут раскрыть весь потенциал производительности SSD, поэтому для подключения твердотельных накопителей все чаще используется интерфейс PCIe и протокол NVMe. Также стоит отметить NL-SAS диски, которые по сути являются гибридом SAS-интерфейса и SATA накопителя.

Таблица 1. Общее сравнение характеристик HDD и SSD накопителей

Класс	HDD			SSD
Интерфейс	SATA	SAS		SATA	SAS	PCIe
Накопитель	SATA	NL-SAS	SAS	SATA	SAS	NVMe
Надежность	Низкая	Средняя	Высокая	Средняя	Высокая	Высокая
Производительность	Низкая	Низкая	Средняя	Высокая	Высокая	Очень высокая
Стоимость	Низкая	Низкая	Средняя	Средняя	Высокая	Очень высокая

Форм-фактор

Flash-накопители не имеют движущихся деталей и поэтому реализованы в более разнообразных формах. Дополнительным импульсом для разнообразия форм-факторов SSD стало развитие PCIe-интерфейса, который добавил варианты прямого размещения накопителей на серверной платформе.

Таблица 2. Форм-факторы HDD и SSD накопителей

*используются в качестве системных дисков

Рисунок 3. Intel Optane SSD в форм-факторе Add-In-Card HHHL (Half-Height Half-Length).

Форм-фактор является достаточно динамичным параметром, который постоянно меняется и совершенствуется в зависимости как от изменения интерфейсов, так и от изменения подходов к построению СХД. Более подробно про актуальные форм-факторы можно прочитать на сайте SNIA.

В современных СХД накопители могут размещаться как в основном корпусе СХД, так и в дисковых корзинах — JBOD (Just a Bunch Of Drives). Физически такие корзины представляют собой корпус для монтажа в стойку, заполненный накопителями. Для NVMe накопителей сейчас активно используются JBOF (Just a Bunch Of Flash), специализированные дисковые корзины для флеш-накопителей. Например, OpenFlex Data24 от компании Western Digital.

Рисунок 4. Дисковая корзина WD Ultrastar Data102.

Дисковый контроллер и бэкплейн

Дисковый контроллер (HBA)

В системах хранения данных дисковый контроллер является устройством, через которое подключенные накопители передаются вычислительным ресурсам системы. Физически дисковый контроллер обычно представлен отдельной картой расширения, но также может быть в виде чипа, интегрированного в непосредственно в материнскую плату. Если говорить простым языком, то дисковый контроллер позволяет видеть и работать с дисками всем следующим уровням СХД.

HBA (Host Bus Adapter, адаптер главной шины) — разновидность дискового контроллера, которая позволяет системе видеть подключенные накопители по отдельности.

Рисунок 5. Дисковый контроллер от Broadcom (9400-8i Tri-Mode Storage Adapter).

Triple-mode

Существуют дисковые контроллеры, которые совмещают в себе возможность одновременной работы сразу с тремя протоколами (SATA, SAS, NVMe). Этот подход удобен и обеспечивает гибкость при проектировании системы хранения, так как позволяет подключать как традиционные SATA-диски, так и сверхбыстрые NVMe накопители.

Бэкплейн и экспандер

В большинстве случаев накопители в СХД подключаются непосредственно через бэкплейн (backplane) — специальную плату в дисковой полке или сервере с разъемами для SAS, SATA, NVMe накопителей, которая соединяется с дисковым контроллером. Сам дисковый контроллер, как правило, поддерживает прямое подключение ограниченного числа накопителей. Для увеличения числа подключаемых дисков используют экспандер. В большинстве случаев он представляет собой чип, который устанавливается на бэкплейн.

Рисунок 6. Бэкплейн Supermicro BPN-SAS-826TQ.

Рисунок 7. SAS-экспандер Broadcom в виде чипа.

Контроллер СХД

Контроллер системы (storage controller, он же управляющий узел или node) является главным управляющим компонентом СХД. Он представляет уровень обработки данных, который отвечает за создание дисковых массивов, расчет контрольных сумм, управление доступом и выполнение других служебных операций.

Контроллер СХД — это функциональный блок, поэтому физически он может быть представлен совершенно разным набором оборудования.

RAID-контроллер

В теории, понятие RAID-контроллера и контроллера СХД часто представляются как тождественные. Это связано с тем, что они оба выполняют свою основную функцию — создают и управляют дисковым массивом. На практике же под RAID-контроллером часто подразумевают адаптер, который вставляется в сервер и создает массив из подключенных накопителей. В таком случае RAID-контроллер создает подсистему хранения данных для конкретного локального клиента (инициатора), но не является СХД в ее устоявшемся значении.

Рисунок 8. RAID-контроллер от Microchip.

Контроллер СХД как специализированный компьютер

Если мы говорим о системе хранения данных как о самостоятельной единице инфраструктуры с подключаемыми по сети клиентами, то в этом случае контроллер СХД — это специализированный компьютер с управляющим ПО. Он оснащен материнской платой, центральным процессором и модулями оперативной памяти. Физически такой контроллер может размещаться как в специализированном корпусе, так и в обычном корпусе для монтажа в стойку.

В некоторых решениях управляющее ПО может брать на себя функцию создания RAID-массива из накопителей, что освобождает от необходимости использовать аппаратный RAID-контроллер. Такой механизм часто применяется в программно-определяемых СХД (software-defined storage), у которых контроллер системы может быть реализован на базе стандартных серверных платформ.

Рисунок 9. Supermicro 2029P-E1CR24H — пример стандартной серверной платформы для программно-определяемых СХД.

Двухконтроллерный режим

Системы хранения данных могут быть одноконтроллерные, двухконтроллерные и многоконтроллерные. Последние два варианта используются для повышения производительности, а также повышенной отказоустойчивости: при аппаратном сбое активного контроллера, второй узел «подхватывает» его работу без остановки всей системы.

Рисунок 10. Схема двухконтроллерной СХД на базе RAIDIX.

В двух- и многоконтроллерных конфигурациях узлы соединены каналами связи. Эти каналы могут отличаться в зависимости от архитектуры и функциональных особенностей системы. Например, в классической двухконтроллерной системе на базе RAIDIX это:

Интерконнект между узлами (Heartbeat) — Ethernet-соединение между узлами для проверки работоспособности контроллеров.
Синхронизация кэша (Cache sync) — соединение для синхронизации кэша на основе протоколов IB-SRP, iSCSI или SAS.

Стоит отметить, что наличие двух контроллеров не означает использование двух отдельных физических корпусов. Нередко дублирующие материнские платы контроллеров размещаются в разных отсеках внутри одной платформы (рисунок 11).

Рисунок 11. Два контроллера внутри одного серверного корпуса.

Вычислительные ресурсы

С увеличением количества выполняемых функций и используемых накопителей, системе требуется больше вычислительных ресурсов. Например в одноконтроллерной СХД RAIDIX на 60 накопителей для оптимальной производительности требуется 2 восьмиядерных процессора с частотой не ниже 2.1 ГГц и 48 ГБ оперативной памяти, а для системы на 600 дисков требуется 2 восьмиядерных процессора с частотой уже от 3.5 ГГц и более 256 ГБ оперативной памяти.

В качестве процессоров для СХД сейчас в основном используются x86 чипы Intel Xeon и, чуть реже, AMD EPYC. Существуют решения собранные на других процессорах (например, на отечественном Эльбрусе), но они менее популярны на рынке.

Таблица 3. Базовые характеристики серверных процессоров Intel и AMD

Intel Xeon Scalable				AMD EPYC
Bronze	Silver	Gold	Platinum	1-Socket	2-Socket
Кол-во сокетов	1-2	1-2	2-4	2-8	1	2
Кол-во ядер	6-8	4-12	4-22	4-28	16-32	16-32
Базовая частота	1.7 ГГц	1.8-2.6 ГГц	1.9-3.5 ГГц	2.0-3.6 ГГц	2.0-2.4 ГГц	2.0-2.4 ГГц
Тип поддерживаемой памяти	DDR4-2133	DDR4-2400	DDR4-2666	DDR4-2666	DDR4-2666	DDR4-2666
Кол-во линий PCIe	48				128

На объем вычислительных ресурсов в значительной мере влияют установленные бизнес-требования к инфраструктуре хранения, характер и интенсивность нагрузок, а также существующее сетевое окружение.

Сетевые адаптеры

Сетевые адаптеры (хост-адаптеры) являются финальным звеном цепочки обмена данными с клиентом. Именно при помощи этого устройства система хранения данных соединяется с «внешним миром»: серверами, рабочими станциями и другими компонентами сетевой инфраструктуры. Сетевой адаптер представляет собой плату с портами интерфейсов (Ethernet, FC, IB, SAS), которая использует разъем на материнской плате или впаивается в нее напрямую.

Рисунок 12. Сетевой адаптер Mellanox ConnectX-6.

Некоторые хост-адаптеры могут иметь одновременно несколько интерфейсов. Например, у Mellanox есть адаптер, работающий с интерфейсами Infiniband и Ethernet.

Таблица 4. Характеристики современных хост-адаптеров в СХД

Выбор сетевого адаптера зависит от существующей сетевой инфраструктуры, планируемых задач и аппаратной конфигурации системы хранения данных.

Заключение

Оборудование современной СХД можно представить как цепочку уровней, по которым происходит передача и обработка данных между местом их хранения и клиентом. Такое представление процесса дает хорошее понимание того, что может стать «бутылочным горлышком» производительности, какой компонент оборудования несет избыточные характеристики и за счет чего можно сократить общую стоимость решения.

Использование этих знаний поможет сориентироваться при выборе оборудования для СХД, а также позволит упростить процесс подбора компонентов при обновлении и модернизации существующих систем.

Форм-фактор 2.5 или 3.5 что это в чем разница, жесткие диски размер и сравнительная таблица производительности и характеристики на примере Dell

Форм-фактор 2.5 или 3.5 что это в чем разница отличия , жесткие диски размер и сравнительная таблица производительности и характеристики на примере Dell

Форм-фактор 2.5 или 3.5 что это в чем разница, жесткие диски размер и сравнительная таблица производительности и характеристики на примере Dell

Форм-фактор 2.5 или 3.5 что это в чем разница скорости чтения записи, жесткие диски размер и сравнительная таблица производительности и характеристики на примере Dell

Форм-фактор 2.5 или 3.5 что это в чем разница объема, жесткие диски размер и сравнительная таблица производительности и характеристики на примере Dell

Форм-фактор 2.5 или 3.5 что это в чем разница , жесткие диски размер и сравнительная таблица производительности и характеристики на примере Dell

Форм-фактор 2.5 или 3.5 что это и в чем разница , сравнительная таблица производительности

Большинство жестких дисков (Форм-фактор 2.5 или 3.5) предназначены для установки в массиве или в корпусе сервера, портативного компьютера или другого вычислительной системы и выпускаются в одном из стандартных размеров и форм. Эти стандарты называются форм фактор жесткого диска и, прежде всего, относятся к его габаритным размерам. Причина стандартизации форм-факторов является совместимость. Без этих стандартов, форм фактор жесткого диска были бы только на заказ, чтобы соответствовать разным серверам и компьютерам. Самая распространенный форм фактор сегодня "3.5-дюймовый" и "2,5-дюймовый". Эти цифры в целом относятся к ширине диска. Форм-фактор 2.5 или 3.5 отраслевые стандарты диктуют варианты длины, ширины и высоты дисков, а также интерфейса разъема.

Форм-фактор 2.5 или 3.5 в корпоративных системах 2,5-дюймовый, также известный как Малый форм-фактор (SFF) и 3,5-дюймовый, также известны как большой форм-фактор (LFF). Измерения 2,5-дюймовые и 3,5-дюймовые представляют диаметр привода. Корпуса серверов HDD корпоративного класса, как правило, имеют стандартную длину и ширину.

Форм-фактор 2.5 или 3.5 имеют разницу в общем возможном объеме, скорости чтения и записи , энергопотреблении и теплоотдачи, см. таблицу различий ниже.

Официальная Гарантия производителя 3 года (ProSupport и NBD on Site) с выездом инженера Dell на место установки сервера на следующий день после обращения. (подробнее..)

Любой покупатель оборудования Dell, корпоративный заказчик или конечный пользователь, в случае неисправности должен обратиться в центр технической поддержки Dell по бесплатному телефону «горячей линии»:

8-10-800-20971044 или 8 (499) 500-8393 - поддержка ProSupport и NBD on Site
8-10-800-21561044 или 8 (499) 500-8391 - другие пакеты поддержки

1 - бесплатный звонок со стационарных телефонов по России круглосуточно без выходных и праздничных дней, с 07:00 до 20:00 по Московскому времени в рабочие дни на русском языке, в остальное время – на английском языке;

2 - бесплатный звонок со стационарных телефонов по России, доступен с 10:00 до 18:00 по Московскому времени в рабочие дни;

Перед звонком в центр технической поддержки необходимо определить тип сервисной поддержки продукта, требующего ремонта. Определить уровень текущего пакета сервисной поддержки можно на сайте сервисному коду Service TAG или экспресс сервисному коду Express Service Code. Сервисный код представляет собой 7-значную алфавитно-цифровую последовательность и расположен на наклейке на нижней или задней поверхности клиентского оборудования, для серверов, систем хранения и сетевого оборудования наклейку располагают на задней поверхности или на выдвижном пластиковом лейбле с синей пометкой EST на передней панели. Экспресс сервисный код представляет собой код системы, переведенный в цифровой формат. Оба указанных кода могут использоваться взаимозаменяемо.

Расширение или продление гарантии: для любого владельца оборудования Dell, корпоративного заказчика или конечного пользователя, в период действия первоначальной гарантии имеется возможность продлить её срок (максимально до 5 лет с момента первоначальной продажи) и/или повысить уровень сервисной поддержки, например, с базовой гарантии до ProSupport.

Читайте также: